Вода – источник жизни

«Вода с точки зрения молекулярной физики – это довольно загадочное вещество» - к такому выводу пришли ученые Университета Цюриха, одного из самого больших университетов Швейцарии. Международную репутацию Университет получил благодаря инновационным исследованиям в области молекулярной биологии.

На протяжении двух последних лет ученые Университета Цюриха занимаются изучением структуры воды. В качестве опыта они провели компьютерное моделирование, которое показало, что молекулы воды имеют свойство образовывать структуры двух видов, которые формируются, затем распадаются и за считанные доли секунды осуществляется переход друг в друга.

Данное открытие объясняет истину, почему именно вода стала источником жизни. По сравнению со многими природными элементами и синтетическими веществами, такими как фторопласт 4, глюкозиды, поливинилхлориды, молекула воды имеет простую структуру. Это равнобедренный треугольник, на вершине которого находится один кислород, а в основе пара атомов водорода. Со школьной скамьи нам известно, что кислород притягивает электроны атомов водорода, и в результате этого, получает слабый отрицательный заряд. Атомы водорода становятся положительно заряженными. Противоположные заряды имеют свойство притягиваться, что позволяет установить водородную связь. Водородные связи в воде способствуют образованию сложных надмолекулярных структур, которые существуют долю секунды, а затем снова распадаются. Именно это свойство, как считают ученные, послужило причиной того, что вода стала основой жизни.

Но подобные взаимодействия могут происходить и в других низкомолекулярных полярных веществах, к примеру, в аммиаке или пероксиде водорода. Почему именно вода считается основой жизни? Журнал Science назвал этот вопрос самым интересным и сложным.

В одной из лабораторий Швейцарии впервые учеными была создана компьютерная модель формирования, развития и распада подобных структур в воде. Динамичность и сложность этих процессов оказались сюрпризом. Подобные структуры относятся к двум типам. Первый – это «рыхлые» и бесформенные структуры, второй – более плотные и упорядоченные. Структуры первого и второго типа устойчивостью не отличаются, поэтому могут распадаться и вновь образовывать новые агломераты за доли секунды. Период их существования равняется 200 фемтосекундам. В итоге каждая молекула имеет хаотичное движение. А атомы водорода могут служить «временным якорем», в процессе взаимодействия с которым атомы азота и кислорода, входящие в состав большинства органических соединений, дают возможность им стабилизироваться в составе сложных молекул. И, насколько известно науке, никакая полярная жидкость не способна образовывать разные типы надмолекулярных агломератов.

Ученые лишь начинают открывать то, как на молекулярном уровне структура воды влияет на белки и другие биологические соединения. И это влияние распространяется намного больше, чем кажется на первый взгляд. 12 октября 2010 года один из участников исследований Питер Хамм в интервью для журнала Science сказал о том, что «вода является чем-то большим, чем растворитель. И ее по праву можно назвать важной частью структуры белков».

Вода является основой всех живых организмов. Она не входит в состав таких химических соединений, как фторопласт, текстолит, винипласт листовой, гетинакс, капролон, но без ее использования невозможна химическая промышленность. Поэтому вода – это основа живой и неживой природы.